磁共振成像第十二章 醫(yī)用磁共振成像設(shè)備磁共振成像第十二章 醫(yī)用磁共振成像設(shè)備1磁共振的含義：磁：成像的靶子和整個成像過程離不開磁場。共振：成像靶子主要為H（奇數(shù)）的能量吸收與釋放過程，即磁共振現(xiàn)象。成像：對成像物體進行空間的編碼。三維。磁共振的含義：2MR的基本原理當處于磁場中的物質(zhì)受到射頻（RF）電磁波的激勵時，如果RF電磁波的頻率與磁場強度的關(guān)系滿足拉莫爾方程，則組成物質(zhì)的一些原子核會發(fā)生共振，即MR。此時，原子核吸收了RF電磁波的能量；當RF電磁波停止激勵時，吸收了能量的原子核又會把這部分能量釋放出來，即發(fā)射MR信號。MR的基本原理3一、歷史1946年美國哈佛大學(xué)的E。珀塞爾及斯坦福大學(xué)的F。Bloch領(lǐng)導(dǎo)的兩個研究小組各自獨立地發(fā)現(xiàn)了磁共振現(xiàn)象，由此珀塞爾和Bloch共同獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎。1971年美國紐約州立大學(xué)的R。Damadian利用磁共振波譜儀對小鼠研究發(fā)現(xiàn)，癌變組織的T1，T2弛豫時間值比正常組織長。1972年美國紐約州立大學(xué)的勞伯特提出了重建mri圖象的方法，把mri原理和空間各點的編碼技術(shù)結(jié)合，用一定的方法使空間各點磁場強度有規(guī)律的變化。1973年美國紐約州立大學(xué)的Lauterbur利用梯度磁場進行空間定位，獲得兩個充水試管的第一幅磁共振圖像。第一節(jié)概述一、歷史1946年美國哈佛大學(xué)的E。珀塞爾及斯坦福大學(xué)的41978年英國取得了第一幅人體頭部的磁共振圖像。1980年磁共振開始應(yīng)用于臨床。1984年磁共振獲得美國食品藥物管理局正式批準應(yīng)用于臨床。

MRI技術(shù)得到很大發(fā)展

EPI技術(shù)、單次激發(fā)EPI、磁共振血管成像、FMRI技術(shù)、磁共振介入MRI原理及設(shè)備概要課件5主要特點及臨床應(yīng)用特點1、無電離輻射危害2、多參數(shù)成像3、高對比成像4、MRI設(shè)備具有任意方向斷層的能力5、無須使用對比劑直接顯示心臟和血管結(jié)構(gòu)6、無骨偽影干擾，后顱凹顯示清楚。7、可進行功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)方面的研究主要特點及臨床應(yīng)用特點6臨床應(yīng)用的局限性1、成像速度慢2、對鈣化灶和骨皮質(zhì)病灶不夠敏感3、禁忌癥較多4、圖像易受多種偽影影響臨床應(yīng)用的局限性7按成像范圍分類1、試驗用；2、局部；3、全身MRI設(shè)備按住磁場分類1、永磁型；2、常導(dǎo)型；3、超導(dǎo)型按住磁場強度分類低、中、高、超高按臨場應(yīng)用分類診斷用；介入治療專用；外科術(shù)前定位和計劃制定用；陰道超聲聚焦腫瘤治療MRI設(shè)備；放療定位MRI設(shè)備。分類按成像范圍分類分類8MRI原理及設(shè)備概要課件9主要由主磁體、梯度線圈、RF線圈、計算機與控制臺和檢查床等組成結(jié)構(gòu)主要由主磁體、梯度線圈、RF線圈、計算機與控制臺和檢查床等組10MRI原理及設(shè)備概要課件11主磁體低場：≦0.3T中場：0.3T～1.0T高場：＞1.0T主磁體低場：≦0.3T12性能指標磁場強度MRI設(shè)備的靜磁場強度磁場強度的高低對圖像質(zhì)量的影響：1、對信噪比的影響：磁場強度↑，信號強度↑，信噪比↑。但不呈線性。2、對對比度的影響：磁場強度↑，T1變長，必須加長TR才能獲得高對比度的T1圖像；對T2影響不大。3、化學(xué)位移產(chǎn)生的影響：磁場強度↑，化學(xué)位移↑。4、體動的偽影：磁場強度↑，共振頻率↑，自旋↑，相同的體動的相位漂移↑，體動偽影↑。

無論體動發(fā)生在哪個方向，造成的偽影一定在相位方向。5、化學(xué)位移的偽影：磁場強度↑共振頻率↑化學(xué)位移的偽影↑

性能指標磁場強度MRI設(shè)備的靜磁場強度13磁場均勻性磁場均勻度在很大程度上決定著圖像質(zhì)量的好壞！可引起圖像的信噪比（S/N）、空間分辨力（SR)和有效視野（FOV）的幾何變形。常用磁場不均勻度（ppm）衡量。磁場均勻度越差，幾何變形越大。（ppm，百萬分之一）磁場的穩(wěn)定性

受磁體附近鐵磁性物質(zhì)、環(huán)境溫度、勻場電源飄逸等因素的影響，磁場的均勻性或B0也會發(fā)生變化，即磁場漂移。保證圖像的一致性和可重復(fù)性的重要指標。1~2小時內(nèi)，磁場漂移應(yīng)小于2ppm，1~8小時，10ppm。磁場均勻性14主磁體永久磁體材料：鐵氧體或釹鐵結(jié)構(gòu)：環(huán)形或軛形特點：造價低，場強最大0.1~0.4T、功率小、維護費用低、安裝面積相對小，可做成開放式磁體（便于介入治療）均勻度欠佳、穩(wěn)定性易受溫度變化（需恒溫，32.5°高于室溫）主磁體永久磁體15主磁體常導(dǎo)磁體材料：銅或鋁結(jié)構(gòu)：亥姆赫茲線圈（四線圈或六線圈）特點：場強（空氣冷0.15T，水冷0.2T）,磁體的屏蔽非常重要、造價低、不用時可以停電，不能滿足中高場及高均勻度的要求。距離=半徑主磁體常導(dǎo)磁體距離=半徑16主磁體超導(dǎo)磁體材料：鈮和鈦的合金（0.1毫米30條直徑埋在2毫米的銅導(dǎo)線中作為超導(dǎo)導(dǎo)線）結(jié)構(gòu)：四或六線圈，或螺線管冷卻劑：液氮、液氦勻場：有源勻場、無源勻場特點：場強高、穩(wěn)定性好、均勻度好、但技術(shù)復(fù)雜、成本高主磁體超導(dǎo)磁體17超導(dǎo)磁體外形超導(dǎo)磁體磁體孔內(nèi)外徑之間依次安放超導(dǎo)線圈、勻場線圈、梯度線圈和射頻線圈。高斯線分布（P302)超導(dǎo)磁體外形超導(dǎo)磁體磁體孔內(nèi)外徑之間依次安放超導(dǎo)線圈、勻場線18超導(dǎo)磁體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由容器、浸泡在液氦中的超導(dǎo)線圈、底座以及頂部的輸液管口、氣體蒸發(fā)通道、電流引線等組成。超導(dǎo)磁體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)19超導(dǎo)磁體特性：場強高；穩(wěn)定性和均勻度好；可開發(fā)更的的臨床應(yīng)用功能；缺點是技術(shù)復(fù)雜、成本高。超導(dǎo)磁體特性：20磁共振成像系統(tǒng)的質(zhì)量保證體系磁屏蔽、射頻屏蔽、冷水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)，電源系統(tǒng)等外圍設(shè)備構(gòu)成了磁共振成像系統(tǒng)的保障體系，磁場與環(huán)境的相互影響：磁體所產(chǎn)生的磁場，向空間各個方向散布，稱為雜散磁場。它的強弱與空間位置有關(guān)。常用等高斯線圖來形象地表示雜散磁場的上述分布。磁共振成像系統(tǒng)的質(zhì)量保證體系磁屏蔽、射頻屏蔽、冷水系統(tǒng)、空調(diào)21MRI原理及設(shè)備概要課件22磁共振成像磁場對環(huán)境的影響當雜散磁場的場強達到一定程度時，可能干擾周圍環(huán)境中磁敏感性強的設(shè)備，影響正常工作。這種影響通常在5高斯線內(nèi)區(qū)域非常明顯。雜散磁場對部分醫(yī)療設(shè)備的影響磁共振成像磁場對環(huán)境的影響當雜散磁場的場強達到一定程度時，可23磁共振成像系統(tǒng)的部分磁場干擾源干擾源至磁體中心的最小距離（m）地板內(nèi)的鋼筋網(wǎng)（15公斤／m2)＞1鋼梁、支持物、混凝支柱＞5輪椅、擔架＞8大功率電纜、變壓器＞10活動床、電瓶車、小汽車＞12起重機、卡車＞15鐵路、地鐵、電車＞30磁共振成像系統(tǒng)的部分磁場干擾源干擾源至磁體中心的最小距離（m24磁屏蔽的分類可分為有源和無源兩種：有源屏蔽（活躍的盾）是由一個線圈或線圈系統(tǒng)組成的磁屏蔽。與工作線圈（內(nèi)線圈）相比，屏蔽線圈可稱為外線圈。這種磁體的內(nèi)線圈中通以正向電流，以產(chǎn)生所需的工作磁場；外線圈中通以反向電流，以產(chǎn)生反向的磁場來抵消工作磁場的雜散磁場，達到屏蔽的目的。磁屏蔽的分類可分為有源和無源兩種：25磁屏蔽的分類無源屏蔽（消極的盾）使用的是鐵磁性屏蔽體，即上面所說的軟磁材料罩殼。無源磁屏蔽可分為下述3種：（1)房屋屏蔽：在磁體室上下及四周墻體鑲?cè)牒皲摪?，?gòu)成封閉的磁屏蔽間。用材多（十噸左右），價格昂貴。（2)定向屏蔽：若雜散磁場的分布僅在某個方向超出了規(guī)定的限度（如5高斯），可在該方向的墻壁中安裝屏蔽物，形成定向屏蔽。此法適用于磁共振成像室和CT室共用一建筑物的情形。（3)自屏蔽（自我shelding的）：是指僅在磁體周圍安裝鐵磁材料屏蔽體的屏蔽方法。效果較好，體積大而重。磁屏蔽的分類無源屏蔽（消極的盾）使用的是鐵磁性屏蔽體，即上26勻場技術(shù)分無源勻場和有源勻場無源勻場：在磁體內(nèi)壁放置一些鐵片來提高磁場均運行的方法。磁體激勵→測量場強數(shù)據(jù)→計算勻場參數(shù)→去磁→貼補鐵片→。反復(fù)進行。有源勻場：通過適當調(diào)整勻場線圈的電流強度，使其周圍的局部磁場發(fā)生變化，來調(diào)整主磁場的均勻性。（GE，16個勻場線圈）無源、有源并用；無源是基礎(chǔ)。勻場技術(shù)分無源勻場和有源勻場27梯度場系統(tǒng)梯度磁場系統(tǒng)是指與梯度磁場有關(guān)的一切單元電路。其功能是：為系統(tǒng)提供線性度滿足的要求、可快速開關(guān)的梯度場，以提供MR信號的空間位置信息，實現(xiàn)成像體素的空間定位。此外，在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度場的翻轉(zhuǎn)還起著RF激發(fā)后自旋系統(tǒng)的相位重聚作用。梯度場系統(tǒng)梯度磁場系統(tǒng)是指與梯度磁場有關(guān)的一切單元電路。其功28MRI設(shè)備的分辨力高，通過調(diào)整梯度場，可直接攝取橫、冠、矢狀層面和斜位等不同體位的體層圖像MRI設(shè)備的分辨力高，通過調(diào)整梯度場，可直接攝取橫、冠、矢狀29梯度場系統(tǒng)硬件部分由梯度控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、梯度放大器和梯度線圈構(gòu)成。梯度場系統(tǒng)硬件部分由梯度控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、梯度放大器和梯30梯度場系統(tǒng)一、梯度磁場的產(chǎn)生梯度場給MR信號定位。用三個方向的梯度場，Gx；Gy；Gz頻率編碼梯度場GX，相位編碼梯度場GY，選層梯度場GZ均勻靜磁場梯度場梯度場系統(tǒng)一、梯度磁場的產(chǎn)生均勻靜磁場梯度場31MRI原理及設(shè)備概要課件32渦流對梯度的影響當梯度電流導(dǎo)通或切斷時，變化的磁場在周圍導(dǎo)體中感應(yīng)出感生電流，此感生電流在金屬體內(nèi)環(huán)形流動。稱為渦流。渦流的強度與磁場的變化率成正比。渦流所產(chǎn)生的熱量，稱渦流損耗。渦流也會產(chǎn)生變化的磁場，其方向與梯度磁場相反，會消弱梯度磁場。渦流補償可以通過RC電路使梯度脈沖電流產(chǎn)生畸變，因而產(chǎn)生所期望的梯度脈沖波形。渦流對梯度的影響33梯度線圈X軸、Y軸、Z軸的三個梯度線圈的工作原理相同，但實現(xiàn)起來是不同的。梯度線圈分為：直線型、鞍型、螺線型及平面型。XYa.b-a.ba.-b-a.-b直線系統(tǒng)回路設(shè)計1）回路和導(dǎo)線與Z軸夾角相同，結(jié)構(gòu)緊湊、梯度減小2）回路和導(dǎo)線與X軸夾角分別為67.5和22.5度，梯度增大3）回路是矩形或半圓形梯度線圈XYa.b-a.ba.-b-a.-b直線系統(tǒng)回路設(shè)計34鞍型線圈兩對、四對鞍型線圈ZLd2αφ鞍型線圈ZLd2αφ35技術(shù)參數(shù)：磁場梯度、梯度切換率、工作周期、有效容積及線性。磁場梯度：即梯度磁場的強度。表征梯度場系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場隨空間的變化率。梯度切換率：梯度場上升、下降的時間。切換率高，信噪比就高。工作周期：梯度場工作時間占TR時間的百分數(shù)。技術(shù)參數(shù)：磁場梯度、梯度切換率、工作周期、有效容積及線性。36四、射頻場系統(tǒng)射頻場系統(tǒng)包括射頻脈沖發(fā)射系統(tǒng)和射頻信號接收系統(tǒng)兩部分。用于建立RF場的RF線圈叫發(fā)射線圈。用于檢測MR信號的RF線圈叫接收線圈四、射頻場系統(tǒng)射頻場系統(tǒng)37發(fā)射線圈發(fā)射線圈用來產(chǎn)生RF磁場，必須讓RF功率放大器的輸出電壓加到線圈的兩端，使使發(fā)射線圈共振于RF頻率，這樣線圈流過的電流最大，產(chǎn)生的RF磁場也最大。下圖：線圈與電容的諧振電路。線圈L與電容C2并聯(lián)，當滿足共振條件時，即產(chǎn)生諧振，線圈中的電流將是總電流的Q倍。由于發(fā)射線圈電阻很小， Q值為幾十~幾百。○LC2C1發(fā)射線圈○LC2C138發(fā)射線圈的類型：圓形線圈；鞍形線圈；螺線管線圈；低頻鳥籠式線圈；高頻鳥籠式線圈。發(fā)射線圈的類型：39磁共振成像卷高頻鳥籠式線圈磁共振成像卷高頻鳥籠式線圈40發(fā)射通道：具有形成RF脈沖形狀、對脈沖進行衰減控制、功率放大和監(jiān)視等功能。1、頻率合成器：發(fā)射部分需要一路中頻信號和一路同中頻進行混頻的信號；接收部分需要用到兩路具有90°相位差的中頻信號，和用于混頻的一路RF信號；整個RF部分的控制還要一個公用的時鐘信號。這些都有頻率合成器來產(chǎn)生。2、發(fā)射混頻器：它通過兩種信號混頻，產(chǎn)生RF信號，同時通過門控電路形成RF脈沖波形。3、發(fā)射調(diào)制器：對RF信號進行幅度調(diào)制。發(fā)射通道：414、功率放大器：將RF信號由0.5V，1mW左右，放大到足夠大的功率。30w功率分解600w600w功率合成10kw放大器放大器放大器5、發(fā)射控制器：控制、協(xié)調(diào)4、功率放大器：將RF信號由0.5V，1mW左右，放大到足夠42接受線圈與接收通道接受線圈：用于接收人體所產(chǎn)生的MR信號。可以和發(fā)射線圈使用同一線圈，也可獨立使用。線圈越接近人體組織接收的信號越強；線圈越小、噪聲越小。常用一些專用線圈：頭部線圈，關(guān)節(jié)表面線圈，脊柱相控陣線圈等。接受線圈與接收通道43接收通道MR信號的感生電流很小，必須經(jīng)接收通道放大、混頻、濾波、檢波、A/D轉(zhuǎn)換等一系列處理后才能送到計算機。接收線圈前置放大器混頻器中頻濾波器相敏檢波器低頻放大器A/D轉(zhuǎn)換器相敏檢波器低頻放大器A/D轉(zhuǎn)換器接收通道接收線圈前置放大器混頻器中頻濾波器相敏低頻A/D相敏441、前置放大器：位于開端，要求匹配，尤其要低噪。2、混頻器與濾波器混頻器：將信號頻譜搬移到中頻上。濾波器：濾除不必要的頻率組合，濾噪。3、相敏檢波器：從來自中頻濾波電路的中頻信號中檢測出低頻MR信號。4、低頻放大與低通濾波5、ADC—A/D

1、前置放大器：位于開端，要求匹配，尤其要低噪。45五、計算機系統(tǒng)主計算機系統(tǒng)：由主機、磁盤存儲器、光盤存儲器、控制臺、主圖像顯示器、輔圖像顯示器、網(wǎng)絡(luò)適配器以及測量系統(tǒng)的接口部件等組成。射頻發(fā)射射頻線圈射頻接收梯度形成梯度放大與線圈射頻控制梯度控制計算機重建控制顯示控制陣列機AP顯示設(shè)備（計算機功能框圖）五、計算機系統(tǒng)主計算機系統(tǒng)：由主機、磁盤存儲器、光盤存儲器、46梯度場控制每個梯度場都有一定的形狀，并且X、Y、Z三個方向的梯度之間有嚴格的時序關(guān)系，必須用計算機控制。直接控制：間接控制：CPU緩存器D/A梯度驅(qū)動梯度存儲器緩存器D/ACPU計算機梯度驅(qū)動解放了CPU梯度場控制CPU緩存器D/A梯度驅(qū)動梯度存儲器緩存器D/AC47射頻脈沖的控制根據(jù)成像方法的需要，MRI以一定的時間間隔，產(chǎn)生一定形狀的RF脈沖波。包括：RF脈沖波形成、相位控制、脈沖開關(guān)等。（還包括RF接收的衰減及濾波控制）計算機RF地址計數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器RF存儲器RF數(shù)據(jù)鎖存儲器DAC射頻脈沖的控制計算機RF地址數(shù)據(jù)寄存器RF存儲器RF數(shù)據(jù)鎖存48圖像重建IOP輸入輸出口AP快速數(shù)據(jù)處理機CPU采集部分IOP地址版IOP數(shù)據(jù)AP海量存儲器錯誤檢校板MRI總線圖像重建部分結(jié)構(gòu)框圖圖像重建CPU采集部分IOP地址版IOP數(shù)據(jù)AP海量錯誤MR49圖像顯示幀存1幀存2視頻輸出處理器圖像顯示器字符數(shù)字版時鐘與控制操作員終端幀存接口總線接口圖像顯示部分框圖圖像顯示幀存1幀存2視頻輸出圖像字符時鐘與操作員幀存接口總線50

謝謝謝謝51磁共振成像第十二章 醫(yī)用磁共振成像設(shè)備磁共振成像第十二章 醫(yī)用磁共振成像設(shè)備52磁共振的含義：磁：成像的靶子和整個成像過程離不開磁場。共振：成像靶子主要為H（奇數(shù)）的能量吸收與釋放過程，即磁共振現(xiàn)象。成像：對成像物體進行空間的編碼。三維。磁共振的含義：53MR的基本原理當處于磁場中的物質(zhì)受到射頻（RF）電磁波的激勵時，如果RF電磁波的頻率與磁場強度的關(guān)系滿足拉莫爾方程，則組成物質(zhì)的一些原子核會發(fā)生共振，即MR。此時，原子核吸收了RF電磁波的能量；當RF電磁波停止激勵時，吸收了能量的原子核又會把這部分能量釋放出來，即發(fā)射MR信號。MR的基本原理54一、歷史1946年美國哈佛大學(xué)的E。珀塞爾及斯坦福大學(xué)的F。Bloch領(lǐng)導(dǎo)的兩個研究小組各自獨立地發(fā)現(xiàn)了磁共振現(xiàn)象，由此珀塞爾和Bloch共同獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎。1971年美國紐約州立大學(xué)的R。Damadian利用磁共振波譜儀對小鼠研究發(fā)現(xiàn)，癌變組織的T1，T2弛豫時間值比正常組織長。1972年美國紐約州立大學(xué)的勞伯特提出了重建mri圖象的方法，把mri原理和空間各點的編碼技術(shù)結(jié)合，用一定的方法使空間各點磁場強度有規(guī)律的變化。1973年美國紐約州立大學(xué)的Lauterbur利用梯度磁場進行空間定位，獲得兩個充水試管的第一幅磁共振圖像。第一節(jié)概述一、歷史1946年美國哈佛大學(xué)的E。珀塞爾及斯坦福大學(xué)的551978年英國取得了第一幅人體頭部的磁共振圖像。1980年磁共振開始應(yīng)用于臨床。1984年磁共振獲得美國食品藥物管理局正式批準應(yīng)用于臨床。

MRI技術(shù)得到很大發(fā)展

EPI技術(shù)、單次激發(fā)EPI、磁共振血管成像、FMRI技術(shù)、磁共振介入MRI原理及設(shè)備概要課件56主要特點及臨床應(yīng)用特點1、無電離輻射危害2、多參數(shù)成像3、高對比成像4、MRI設(shè)備具有任意方向斷層的能力5、無須使用對比劑直接顯示心臟和血管結(jié)構(gòu)6、無骨偽影干擾，后顱凹顯示清楚。7、可進行功能、組織化學(xué)和生物化學(xué)方面的研究主要特點及臨床應(yīng)用特點57臨床應(yīng)用的局限性1、成像速度慢2、對鈣化灶和骨皮質(zhì)病灶不夠敏感3、禁忌癥較多4、圖像易受多種偽影影響臨床應(yīng)用的局限性58按成像范圍分類1、試驗用；2、局部；3、全身MRI設(shè)備按住磁場分類1、永磁型；2、常導(dǎo)型；3、超導(dǎo)型按住磁場強度分類低、中、高、超高按臨場應(yīng)用分類診斷用；介入治療專用；外科術(shù)前定位和計劃制定用；陰道超聲聚焦腫瘤治療MRI設(shè)備；放療定位MRI設(shè)備。分類按成像范圍分類分類59MRI原理及設(shè)備概要課件60主要由主磁體、梯度線圈、RF線圈、計算機與控制臺和檢查床等組成結(jié)構(gòu)主要由主磁體、梯度線圈、RF線圈、計算機與控制臺和檢查床等組61MRI原理及設(shè)備概要課件62主磁體低場：≦0.3T中場：0.3T～1.0T高場：＞1.0T主磁體低場：≦0.3T63性能指標磁場強度MRI設(shè)備的靜磁場強度磁場強度的高低對圖像質(zhì)量的影響：1、對信噪比的影響：磁場強度↑，信號強度↑，信噪比↑。但不呈線性。2、對對比度的影響：磁場強度↑，T1變長，必須加長TR才能獲得高對比度的T1圖像；對T2影響不大。3、化學(xué)位移產(chǎn)生的影響：磁場強度↑，化學(xué)位移↑。4、體動的偽影：磁場強度↑，共振頻率↑，自旋↑，相同的體動的相位漂移↑，體動偽影↑。

無論體動發(fā)生在哪個方向，造成的偽影一定在相位方向。5、化學(xué)位移的偽影：磁場強度↑共振頻率↑化學(xué)位移的偽影↑

性能指標磁場強度MRI設(shè)備的靜磁場強度64磁場均勻性磁場均勻度在很大程度上決定著圖像質(zhì)量的好壞！可引起圖像的信噪比（S/N）、空間分辨力（SR)和有效視野（FOV）的幾何變形。常用磁場不均勻度（ppm）衡量。磁場均勻度越差，幾何變形越大。（ppm，百萬分之一）磁場的穩(wěn)定性

受磁體附近鐵磁性物質(zhì)、環(huán)境溫度、勻場電源飄逸等因素的影響，磁場的均勻性或B0也會發(fā)生變化，即磁場漂移。保證圖像的一致性和可重復(fù)性的重要指標。1~2小時內(nèi)，磁場漂移應(yīng)小于2ppm，1~8小時，10ppm。磁場均勻性65主磁體永久磁體材料：鐵氧體或釹鐵結(jié)構(gòu)：環(huán)形或軛形特點：造價低，場強最大0.1~0.4T、功率小、維護費用低、安裝面積相對小，可做成開放式磁體（便于介入治療）均勻度欠佳、穩(wěn)定性易受溫度變化（需恒溫，32.5°高于室溫）主磁體永久磁體66主磁體常導(dǎo)磁體材料：銅或鋁結(jié)構(gòu)：亥姆赫茲線圈（四線圈或六線圈）特點：場強（空氣冷0.15T，水冷0.2T）,磁體的屏蔽非常重要、造價低、不用時可以停電，不能滿足中高場及高均勻度的要求。距離=半徑主磁體常導(dǎo)磁體距離=半徑67主磁體超導(dǎo)磁體材料：鈮和鈦的合金（0.1毫米30條直徑埋在2毫米的銅導(dǎo)線中作為超導(dǎo)導(dǎo)線）結(jié)構(gòu)：四或六線圈，或螺線管冷卻劑：液氮、液氦勻場：有源勻場、無源勻場特點：場強高、穩(wěn)定性好、均勻度好、但技術(shù)復(fù)雜、成本高主磁體超導(dǎo)磁體68超導(dǎo)磁體外形超導(dǎo)磁體磁體孔內(nèi)外徑之間依次安放超導(dǎo)線圈、勻場線圈、梯度線圈和射頻線圈。高斯線分布（P302)超導(dǎo)磁體外形超導(dǎo)磁體磁體孔內(nèi)外徑之間依次安放超導(dǎo)線圈、勻場線69超導(dǎo)磁體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由容器、浸泡在液氦中的超導(dǎo)線圈、底座以及頂部的輸液管口、氣體蒸發(fā)通道、電流引線等組成。超導(dǎo)磁體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)70超導(dǎo)磁體特性：場強高；穩(wěn)定性和均勻度好；可開發(fā)更的的臨床應(yīng)用功能；缺點是技術(shù)復(fù)雜、成本高。超導(dǎo)磁體特性：71磁共振成像系統(tǒng)的質(zhì)量保證體系磁屏蔽、射頻屏蔽、冷水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)，電源系統(tǒng)等外圍設(shè)備構(gòu)成了磁共振成像系統(tǒng)的保障體系，磁場與環(huán)境的相互影響：磁體所產(chǎn)生的磁場，向空間各個方向散布，稱為雜散磁場。它的強弱與空間位置有關(guān)。常用等高斯線圖來形象地表示雜散磁場的上述分布。磁共振成像系統(tǒng)的質(zhì)量保證體系磁屏蔽、射頻屏蔽、冷水系統(tǒng)、空調(diào)72MRI原理及設(shè)備概要課件73磁共振成像磁場對環(huán)境的影響當雜散磁場的場強達到一定程度時，可能干擾周圍環(huán)境中磁敏感性強的設(shè)備，影響正常工作。這種影響通常在5高斯線內(nèi)區(qū)域非常明顯。雜散磁場對部分醫(yī)療設(shè)備的影響磁共振成像磁場對環(huán)境的影響當雜散磁場的場強達到一定程度時，可74磁共振成像系統(tǒng)的部分磁場干擾源干擾源至磁體中心的最小距離（m）地板內(nèi)的鋼筋網(wǎng)（15公斤／m2)＞1鋼梁、支持物、混凝支柱＞5輪椅、擔架＞8大功率電纜、變壓器＞10活動床、電瓶車、小汽車＞12起重機、卡車＞15鐵路、地鐵、電車＞30磁共振成像系統(tǒng)的部分磁場干擾源干擾源至磁體中心的最小距離（m75磁屏蔽的分類可分為有源和無源兩種：有源屏蔽（活躍的盾）是由一個線圈或線圈系統(tǒng)組成的磁屏蔽。與工作線圈（內(nèi)線圈）相比，屏蔽線圈可稱為外線圈。這種磁體的內(nèi)線圈中通以正向電流，以產(chǎn)生所需的工作磁場；外線圈中通以反向電流，以產(chǎn)生反向的磁場來抵消工作磁場的雜散磁場，達到屏蔽的目的。磁屏蔽的分類可分為有源和無源兩種：76磁屏蔽的分類無源屏蔽（消極的盾）使用的是鐵磁性屏蔽體，即上面所說的軟磁材料罩殼。無源磁屏蔽可分為下述3種：（1)房屋屏蔽：在磁體室上下及四周墻體鑲?cè)牒皲摪澹瑯?gòu)成封閉的磁屏蔽間。用材多（十噸左右），價格昂貴。（2)定向屏蔽：若雜散磁場的分布僅在某個方向超出了規(guī)定的限度（如5高斯），可在該方向的墻壁中安裝屏蔽物，形成定向屏蔽。此法適用于磁共振成像室和CT室共用一建筑物的情形。（3)自屏蔽（自我shelding的）：是指僅在磁體周圍安裝鐵磁材料屏蔽體的屏蔽方法。效果較好，體積大而重。磁屏蔽的分類無源屏蔽（消極的盾）使用的是鐵磁性屏蔽體，即上77勻場技術(shù)分無源勻場和有源勻場無源勻場：在磁體內(nèi)壁放置一些鐵片來提高磁場均運行的方法。磁體激勵→測量場強數(shù)據(jù)→計算勻場參數(shù)→去磁→貼補鐵片→。反復(fù)進行。有源勻場：通過適當調(diào)整勻場線圈的電流強度，使其周圍的局部磁場發(fā)生變化，來調(diào)整主磁場的均勻性。（GE，16個勻場線圈）無源、有源并用；無源是基礎(chǔ)。勻場技術(shù)分無源勻場和有源勻場78梯度場系統(tǒng)梯度磁場系統(tǒng)是指與梯度磁場有關(guān)的一切單元電路。其功能是：為系統(tǒng)提供線性度滿足的要求、可快速開關(guān)的梯度場，以提供MR信號的空間位置信息，實現(xiàn)成像體素的空間定位。此外，在梯度回波和其他一些快速成像序列中，梯度場的翻轉(zhuǎn)還起著RF激發(fā)后自旋系統(tǒng)的相位重聚作用。梯度場系統(tǒng)梯度磁場系統(tǒng)是指與梯度磁場有關(guān)的一切單元電路。其功79MRI設(shè)備的分辨力高，通過調(diào)整梯度場，可直接攝取橫、冠、矢狀層面和斜位等不同體位的體層圖像MRI設(shè)備的分辨力高，通過調(diào)整梯度場，可直接攝取橫、冠、矢狀80梯度場系統(tǒng)硬件部分由梯度控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、梯度放大器和梯度線圈構(gòu)成。梯度場系統(tǒng)硬件部分由梯度控制器、D/A轉(zhuǎn)換器、梯度放大器和梯81梯度場系統(tǒng)一、梯度磁場的產(chǎn)生梯度場給MR信號定位。用三個方向的梯度場，Gx；Gy；Gz頻率編碼梯度場GX，相位編碼梯度場GY，選層梯度場GZ均勻靜磁場梯度場梯度場系統(tǒng)一、梯度磁場的產(chǎn)生均勻靜磁場梯度場82MRI原理及設(shè)備概要課件83渦流對梯度的影響當梯度電流導(dǎo)通或切斷時，變化的磁場在周圍導(dǎo)體中感應(yīng)出感生電流，此感生電流在金屬體內(nèi)環(huán)形流動。稱為渦流。渦流的強度與磁場的變化率成正比。渦流所產(chǎn)生的熱量，稱渦流損耗。渦流也會產(chǎn)生變化的磁場，其方向與梯度磁場相反，會消弱梯度磁場。渦流補償可以通過RC電路使梯度脈沖電流產(chǎn)生畸變，因而產(chǎn)生所期望的梯度脈沖波形。渦流對梯度的影響84梯度線圈X軸、Y軸、Z軸的三個梯度線圈的工作原理相同，但實現(xiàn)起來是不同的。梯度線圈分為：直線型、鞍型、螺線型及平面型。XYa.b-a.ba.-b-a.-b直線系統(tǒng)回路設(shè)計1）回路和導(dǎo)線與Z軸夾角相同，結(jié)構(gòu)緊湊、梯度減小2）回路和導(dǎo)線與X軸夾角分別為67.5和22.5度，梯度增大3）回路是矩形或半圓形梯度線圈XYa.b-a.ba.-b-a.-b直線系統(tǒng)回路設(shè)計85鞍型線圈兩對、四對鞍型線圈ZLd2αφ鞍型線圈ZLd2αφ86技術(shù)參數(shù)：磁場梯度、梯度切換率、工作周期、有效容積及線性。磁場梯度：即梯度磁場的強度。表征梯度場系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場隨空間的變化率。梯度切換率：梯度場上升、下降的時間。切換率高，信噪比就高。工作周期：梯度場工作時間占TR時間的百分數(shù)。技術(shù)參數(shù)：磁場梯度、梯度切換率、工作周期、有效容積及線性。87四、射頻場系統(tǒng)射頻場系統(tǒng)包括射頻脈沖發(fā)射系統(tǒng)和射頻信號接收系統(tǒng)兩部分。用于建立RF場的RF線圈叫發(fā)射線圈。用于檢測MR信號的RF線圈叫接收線圈四、射頻場系統(tǒng)射頻場系統(tǒng)88發(fā)射線圈發(fā)射線圈用來產(chǎn)生RF磁場，必須讓RF功率放大器的輸出電壓加到線圈的兩端，使使發(fā)射線圈共振于RF頻率，這樣線圈流過的電流最大，產(chǎn)生的RF磁場也最大。下圖：線圈與電容的諧振電路。線圈L與電容C2并聯(lián)，當滿足共振條件時，即產(chǎn)生諧振，線圈中的電流將是總電流的Q倍。由于發(fā)射線圈電阻很小， Q值為幾十~幾百?！餖C2C1發(fā)射線圈○LC2C189發(fā)射線圈的類型：圓形線圈；鞍形線圈；螺線管線圈；低頻鳥籠式線圈；高頻鳥籠式線圈。發(fā)射線圈的類型：90磁共振成像卷高頻鳥籠式線圈磁共振成像卷高頻鳥籠式線圈91發(fā)射通道：具有形成RF脈沖形狀、對脈沖進行衰減控制、功率放大和監(jiān)視等功能。1、頻率合成器：發(fā)射部分需要一路中頻信號和一路同中頻進行混頻的信號；接收部分需要用到兩路具有90°相位差的中頻信號，和用于混頻的一路RF信號；整個RF部分的控制還要一個公用的時鐘信號。這些都有頻率合成器來產(chǎn)生。2、發(fā)射混頻器：它通過兩種信號混頻，產(chǎn)生RF信號，同時通過門控電路形成RF脈沖波形。3、發(fā)射調(diào)制器：對RF信號進行幅度調(diào)制。發(fā)射通道：924、功率放大器：將RF信號由0.5V，1mW左右